Brennbare Stäube können in einer Vielzahl von Sektoren vorkommen, darunter in der Chemie-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der Gummi- und Kunststoffindustrie sowie in den meisten Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen. Sie können als fein gemahlene organische oder metallische Partikel vorliegen. Staubexplosionen können in einer Vielzahl von Unternehmen verheerenden Schaden anrichten, einschließlich des Todes von Arbeitern und unschuldigen Passanten.
Die Wahrscheinlichkeit von Staubexplosionen kann jedoch durch eine Reihe vorbeugender Maßnahmen erheblich verringert werden. Lassen Sie uns jeden einzelnen der Reihe nach erkunden.
Laut den von Dust Safety Science veröffentlichten Berichten zu Vorfällen mit brennbarem Staub führten Staubexplosionen im Jahr 2021 zu 163 Bränden und 53 Explosionen, wobei 69 Menschen getötet und 215 weitere verletzt wurden. Einige Unternehmen können die Ansammlung von brennbarem Staub in einer Anlage aufgrund der Art ihrer Abläufe und der enormen Raumgröße nicht verhindern. Darüber hinaus besteht in Verarbeitungsanlagen in vielen Branchen die Gefahr, dass explosionsfähiger Staub entsteht, da dies bei jedem festen brennbaren Element der Fall sein kann.
Jede Oberfläche in einem Arbeitsbereich kann mit brennbarem Staub bedeckt sein, der sich in der Maschine angesammelt hat oder aus dieser entwichen ist. Und wenn sich diese Ansammlungen in der Nähe einer Zündquelle in der Luft verteilen, kommt es zu einer Explosion. Staubexplosionen stellen daher ein ernstes Sicherheitsrisiko für Prozessunternehmen dar, die mit Chemikalien arbeiten, die brennbaren Staub erzeugen.
Warum sind Stäube brennbar?
OSHA definiert brennbaren Staub als „ein festes Material, das aus unterschiedlichen Partikeln oder Stücken besteht, unabhängig von Größe, Form oder chemischer Zusammensetzung, das eine Brand- oder Verpuffungsgefahr darstellt, wenn es in Luft oder einem anderen oxidierenden Medium in einem Konzentrationsbereich von Konzentrationen suspendiert wird.“
Die meisten festen organischen Materialien (Zucker, Mehl, Getreide, Holz usw.), viele Metalle (Aluminium, Bronze, Magnesium, Zink usw.), einige nichtmetallische anorganische Materialien und Textilfasern (Baumwolle) sind oft organisch oder metallische Stäube, die zu sehr kleinen Partikeln fein gemahlen werden.
Im Allgemeinen sind einige dieser Verbindungen nicht brennbar, aber bei richtiger Menge und Konzentration besteht die Gefahr, dass sie brennen oder explodieren. In Ihrem Arbeitsbereich können sich diese Partikel auf Sparren, Dächern, Staubsammlern, Kanälen, Lücken, abgehängten Decken und sogar anderen Maschinen ansammeln.
Was verursacht brennbare Staubexplosionen?
Wenn winzige Partikel Sauerstoff ausgesetzt werden und mit einer Zündquelle wie einem Funken, metallischer Glut oder einer Zigarettenkippe in Berührung kommen, kommt es zu einer Staubexplosion. Dieser schnelle Verbrennungsprozess, auch Deflagration genannt, erzeugt eine Hochdruckluftwelle. Eine Verpuffung ist ein häufiger Brand, der beispielsweise durch einen Gasherd, das Verbrennen von Holz oder Papier, die Verbrennung von Benzin im Zylinder eines Autos usw. verursacht wird.
Durch die Geschwindigkeit, mit der Verpuffungsprozesse ablaufen, erzeugen die heiße Luft und die gasförmigen Nebenprodukte des Brandes (Kohlendioxid) einen außergewöhnlichen atmosphärischen Druck, der Mauern zum Einsturz bringen und Gebäude dem Erdboden gleichmachen kann.
Was macht eine Staubexplosion aus?
Eine Staubexplosion erfordert laut OSHA das Vorhandensein von fünf Faktoren. Fehlt eine dieser Komponenten, kommt es nicht zu einer Explosion.
Ein Feuer erfordert die ersten drei Komponenten des Feuerdreiecks:
1. brennbarer Kraftstoff (Staub);
2. Wärme als Zündquelle;
3. Luftsauerstoff (Oxidationsmittel);
Eine Explosion brennbaren Staubes erfordert das Vorhandensein von zwei Faktoren:
4. die Streuung von Staubpartikeln in ausreichender Anzahl und Konzentration;
5. Eindämmung der Staubwolke.
Das „Explosions-Fünfeck“ entsteht, wenn die letzten beiden Komponenten zum Feuerdreieck hinzugefügt werden.
Die beiden Staubausbrüche
Bei Explosionen von brennbarem Staub treten häufig Primär- und Sekundärexplosionen auf. Wenn in einem kleinen Bereich (Kanal, Tank oder Kollektor, Verarbeitungskammer) schwebender Staub einer Wärmequelle ausgesetzt wird, entzündet er sich und platzt, wodurch zuerst die Hauptexplosion auftritt. Die anfängliche Explosion zerreißt und wirbelt Staub auf, der über einen langen Zeitraum auf verschiedenen Oberflächen inert war. Dieser zusätzliche Staub entzündet sich ebenfalls und löst die zweite Welle oder Sekundärexplosion aus. Da zu ihrer Zündung eine so große Menge und Konzentration an zusätzlichem Staub zur Verfügung steht, richten sekundäre Explosionen häufig mehr Schaden an als erste.
Was kann getan werden, um Staubexplosionen zu stoppen und zu bewältigen?
Aufgrund der Art ihrer Prozesse und der von ihnen verwendeten Materialien ist die Staubbildung in vielen Branchen unvermeidbar. Den Combustible Dust Incident Reports zufolge machen die Lebensmittelproduktion (11,6 Prozent), landwirtschaftliche Tätigkeiten (36,6 Prozent) sowie Holzverarbeitung und Holzprodukte (18,5 Prozent) den Großteil aller Brand- und Explosionsereignisse im Jahr 2021 aus.
Die Wahrscheinlichkeit von Staubexplosionen kann durch die Umsetzung verschiedener vorbeugender Maßnahmen erheblich verringert werden. Die Risikobewertung steht an erster Stelle und ist die wichtigste davon. Diese Bewertungen müssen eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, wie z. B. die Größe der Staubpartikel, die Art der Ausbreitung, Luftströme, Zündquellen, Merkmale des Lüftungssystems, die Eindämmung der Staubwolke, physische Barrieren usw. Die gute Nachricht ist, dass das Risiko heute anpassbar ist Eine Bewertungssoftware kann eine gründliche Staubexplosionsbewertung umfassen, die auf die individuellen Abläufe und die Architektur jeder Organisation zugeschnitten werden kann.
Ein Unternehmen muss einen Risikopräventionsplan umsetzen, der die folgenden Themen umfasst, um Staubexplosionen zu vermeiden und zu kontrollieren:
Die Methode der Risikobewertung
Im Rahmen der Risikobeurteilung zur Staubexplosionsvermeidung sollten folgende Schritte unternommen werden:
Identifizieren Sie alle brennbaren Staubquellen, einschließlich industrieller Prozesse und der bei diesen Vorgängen verwendeten Materialien.
Finden Sie alle möglichen Hotspots für die Ansammlung von brennbarem Staub, unabhängig davon, ob diese offensichtlich sind oder nicht.
Bestimmen Sie die Mechanismen, die Staub in die Luft gelangen lassen oder Staubwolken erzeugen.
die Wirksamkeit der Maßnahmen zur Reduzierung der Staubansammlung bewerten,
Identifizieren Sie die Wahrscheinlichkeit und den Schweregrad, dass Staub zu einer Brand- oder Explosionsgefahr wird.
Identifizieren Sie mögliche Zündquellen (Flammen, Wärmequellen, Reibungsstellen, Funken, elektrostatische Entladungen usw.).
Berechnen Sie die Möglichkeit einer Explosion oder eines Blitzbrandes durch brennbaren Staub, der Mitarbeiter verletzen, verstümmeln oder töten könnte.
Beurteilung von Prozessen
Untersuchen Sie Produktionsverfahren, einschließlich Strahlen, Schneiden, Schleifen, Sieben, Polieren, Reinigen usw., bei denen brennbarer Staub (Materialien und Nebenprodukte) entstehen könnte.
Um Heißarbeiten (Schweißen, Schleifarbeiten usw.) zu regulieren, bewerten Sie das Arbeitsgenehmigungssystem.
Identifizieren der Zündursachen
Suchen Sie nach potenziellen Zündquellen wie Funken, Feuer, Flammen, Öfen, Wärmequellen, Schweißen usw.
Analysieren Sie die Möglichkeit, dass sich Staub auf elektrischen Gehäusen bildet oder in diese eindringt.
Analysieren Sie die Wirksamkeit der Nichtraucherrichtlinie am Arbeitsplatz.
Bildung und Ausbildung für Arbeitnehmer
Wenn es um die Abwendung und Eindämmung von Bränden und Explosionen geht, sind die Mitarbeiter die erste Verteidigungslinie. Sie sollten über die Gefahren von brennbarem Staub aufgeklärt werden. Das Unternehmen muss Anweisungen zu geeigneten Reinigungspraktiken, Haushaltsvorschriften und Maßnahmen zur Staubreduzierung und Entfernung von Zündquellen geben.
Sammeln und Studieren vorläufiger Informationen
Stellen Sie Fälle von Gegenständen zusammen, die mit Explosionen von brennbarem Staub am Arbeitsplatz in Verbindung gebracht werden und die in der Literatur veröffentlicht wurden (z. B. das Poster zu brennbarem Staub der US-amerikanischen OSHA). Einige Länder, darunter Kanada, schreiben die Erwähnung möglicher Gefahren durch brennbaren Staub vor.
Das Reinigungsprotokoll ist ein entscheidender Bestandteil der Staubexplosionsvermeidung, der häufig außer Acht gelassen wird. Es sind offene Flächen und überhängende Strukturen zu berücksichtigen, in denen sich Staub ansammeln könnte. Suchen Sie nach verdeckten Bereichen, in denen sich Staub ansammeln kann, z. B. in Kanälen, Geräten zur Innenbelüftung oder -förderung oder hinter Decken. Dem Reinigungspersonal sollten die richtigen Staubsaugerreiniger (hergestellt für schwer brennbares organisches Granulat und Staub) zur Verfügung gestellt werden.
